Francis Crick – Entdecker der DNA‑Doppelhelix und Nobelpreisträger

Francis Crick – Biophysiker und Nobelpreisträger (1962), Co‑Entdecker der DNA‑Doppelhelix und Wegbereiter der Molekularbiologie und Vererbungsforschung.

Francis Harry Compton Crick OM FRS (8. Juni 1916 – 28. Juli 2004) war ein britischer Physiker, Biologe und Humanist. Er gilt als einer der Begründer der Molekularbiologie und prägte das Verständnis davon, wie genetische Information gespeichert, übertragen und abgelesen wird.

Ausbildung und Werdegang

Crick studierte Physik und begann seine wissenschaftliche Laufbahn in der Physik, arbeitete im Zweiten Weltkrieg an technischen Problemen und wandte sich anschließend biologischen Fragestellungen zu. In Cambridge, am Cavendish Laboratory, kam er in Kontakt mit Forschern, die sich mit der Struktur von Biomolekülen beschäftigten. Dort arbeitete er in enger Nachbarschaft mit Kollegen, die später an der Aufklärung der DNA-Struktur beteiligt waren.

Entdeckung der DNA‑Doppelhelix

In den frühen 1950er-Jahren untersuchten verschiedene Forschergruppen die chemische Struktur der Desoxyribonukleinsäure (DNA). Mit Hilfe von Röntgenkristallographie-Ergebnissen aus Maurice Wilkins' Biophysik-Team am King's College London entdeckten Crick und James Watson, dass die DNA eine so genannte "Doppelhelix-Struktur" aufweist. Entscheidende Hinweise lieferten unter anderem Röntgenaufnahmen, die von Rosalind Franklin und ihrem Mitarbeiter erstellt wurden; diese Bilder zeigten die helikale Natur des Moleküls und halfen bei der Modellbildung.

Die Doppelhelix besteht aus zwei langen Ketten (Strängen), die spiralförmig umeinander gewunden sind. Die beiden Stränge sind durch spezifische Basenpaarung verbunden (Adenin mit Thymin, Guanin mit Cytosin). Durch dieses Prinzip der komplementären Basenpaarung kann jeder Strang als Vorlage (Template) für die exakte Nachbildung des anderen dienen. Damit liefert die Struktur eine elegante Erklärung dafür, wie genetische Information präzise verdoppelt und weitergegeben werden kann.

Bedeutung der Entdeckung

Die Aufklärung der DNA-Struktur war ein Wendepunkt in den Lebenswissenschaften. Sie legte die Grundlage für das Verständnis von Genexpression, Mutationen, Replikation und der molekularen Basis der Vererbung. Die Erkenntnisse führten zu einem raschen Ausbau der Molekular- und Zellbiologie und ebneten den Weg für Technologien wie Sequenzierung, Gentechnik und moderne Medizin.

Weitere wissenschaftliche Beiträge

• Zentrales Dogma: Crick formulierte wichtige Konzepte zur Richtung der Informationsübertragung in Zellen (DNA → RNA → Protein), das oft als „zentrales Dogma“ der Molekularbiologie bezeichnet wird.
• Genetischer Code und Adapterhypothese: Er trug wesentlich zur Aufklärung bei, wie die Sequenz der Basen in der DNA in die Aminosäuresequenz von Proteinen übersetzt wird, und schlug die Existenz eines Adapters (später als tRNA identifiziert) vor.
• Spätere Forschung: Nach seiner Arbeit zur DNA wandte sich Crick später neurologischen Fragestellungen zu, insbesondere dem Problem des Bewusstseins. Er arbeitete am Salk Institute in San Diego und veröffentlichte unter anderem das populärwissenschaftliche Buch The Astonishing Hypothesis, in dem er die Auffassung vertrat, dass Bewusstsein Ergebnis neuronaler Prozesse ist.

Nobelpreis und Ehrungen

Crick, Watson und Wilkins erhielten 1962 den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin für ihre Arbeiten zur Struktur der DNA. Die Rolle Rosalind Franklins wurde später intensiv diskutiert; sie war 1958 gestorben und konnte daher nicht mehr für eine Auszeichnung berücksichtigt werden. Crick selbst wurde im Laufe seines Lebens vielfach geehrt und trägt unter anderem die Auszeichnungen OM und FRS.

Vermächtnis

Francis Cricks Forschung hat die moderne Biologie und Medizin nachhaltig geprägt. Seine Arbeiten zur DNA-Struktur, zum genetischen Code und seine späteren Beiträge zur Neurowissenschaft haben fundamentale Konzepte geliefert, die bis heute Forschungsprogramme und Anwendungen in der Biotechnologie, Medizin und Grundlagenforschung bestimmen. Er bleibt eine zentrale Figur der Wissenschaftsgeschichte, deren Entdeckungen weiterhin Einfluss auf Forschung und gesellschaftliche Diskussionen über Genetik und Bewusstsein haben.

Spätere Arbeiten

Molekularbiologie

Mitte bis Ende der 1950er Jahre trug Crick dazu bei, die Art und Weise zu klären, wie Proteine synthetisiert werden. Im Jahr 1958 listete Crick's alle Schlüsselmerkmale des Proteinsyntheseprozesses auf:

• in der Sequenz der DNA-Moleküle gespeicherte genetische Information
• ein Boten-RNA-Molekül, das die Anweisungen zur Herstellung eines Proteins zu den Ribosomen im Zytoplasma trägt
• Adaptormoleküle ("sie könnten Nukleotide enthalten"), um kurze Sequenzen von Nukleotiden in den RNA-Botenmolekülen an bestimmte Aminosäuren anzupassen
• Ribonukleinsäure-Protein-Komplexe, die den Zusammenbau von Aminosäuren zu Proteinen entsprechend der Boten-RNA katalysieren

Die Adaptormoleküle erwiesen sich schließlich als tRNAs, und die katalytischen "Ribonukleinsäure-Protein-Komplexe" wurden als Ribosomen bekannt. Ein wichtiger Schritt war später (1960) die Erkenntnis, dass die Boten-RNA nicht mit der ribosomalen RNA identisch war.

Die nächste grundlegende Frage war die nach der genauen Beschaffenheit des genetischen Codes. In seinem Artikel von 1958 spekulierte Crick, wie andere auch, dass ein Triplett von Nukleotiden für eine Aminosäure kodieren könnte. Crick verwendete auch den Begriff "zentrales Dogma", um eine Idee zusammenzufassen, die impliziert, dass der genetische Informationsfluss zwischen Makromolekülen im Wesentlichen in eine Richtung verläuft:

DNA → RNA → Protein

In seinen Überlegungen zu den Prozessen, die DNA-Gene mit Proteinen verbinden, machte Crick die Unterscheidung zwischen den beteiligten Materialien, der benötigten Energie und dem Informationsfluss deutlich. Crick konzentrierte sich auf diese dritte Komponente (Information) und sie wurde zum Organisationsprinzip dessen, was als Molekularbiologie bekannt wurde.

Neurophysiologie

In der letzten Phase seiner Karriere veröffentlichten Crick und Christof Koch eine Reihe von Artikeln über Bewusstsein (1990-2005).

Crick beschloss, seine Arbeit darauf zu konzentrieren, wie das Gehirn innerhalb weniger hundert Millisekunden nach dem Betrachten einer Szene visuelle Wahrnehmung erzeugt. In seinem Buch The Astonishing Hypothesis argumentierte Crick, dass die Neurowissenschaft nun über die erforderlichen Werkzeuge verfüge, um eine wissenschaftliche Studie darüber zu beginnen, wie das Gehirn bewusste Erfahrungen erzeugt.

Das Francis Crick Institut

Das Francis Crick Institute ist ein biomedizinisches Forschungszentrum in London, das mit 660.000.000 Pfund ausgestattet ist. Das Francis Crick Institute ist eine Partnerschaft zwischen Cancer Research UK, dem Imperial College London, dem King's College London, dem Medical Research Council, dem University College London (UCL) und dem Wellcome Trust. Es ist das größte Zentrum für biomedizinische Forschung und Innovation in Europa.

Das Institut liegt neben der Station St. Pancras an der Euston Road. Es verfügt über ein Jahresbudget von über 100 Millionen Pfund. Das gewölbte Dach des Gebäudes ist zweischalig und mit Sonnenkollektoren ausgestattet. Ein Drittel des Gebäudes befindet sich unter der Erde, um seine sichtbare Masse zu reduzieren.

Molekulares Modell eines tRNA-Moleküls. Crick sagte voraus, dass solche Adaptormoleküle Verbindungen zwischen Codons und Aminosäuren sein könnten.

Fragen und Antworten

F: Wer war Francis Harry Compton Crick?

F: Was haben Crick und James Watson über die DNA herausgefunden?

F: Welchen Beitrag leistete das Biophysik-Team von Maurice Wilkins bei der Entdeckung der DNA-Struktur?

F: Wie überträgt die DNA Informationen?

F: Welche Bedeutung hat die DNA für die Vererbung?

F: Hat Francis Harry Compton Crick einen Nobelpreis gewonnen?

F: Welchen Einfluss hatte die Entdeckung der DNA-Struktur auf die Forschung in der Biologie?

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